Formulasi Dan Evaluasi Secara In Vitro Kompleks Nanopartikel Alginat-Kitosan Yang Mengandung Amoksisilin Dan Bovine Serum Albumin
FORMULASI DAN EVALUASI SECARA IN VITRO
KOMPLEKS NANOPARTIKEL ALGINAT-KITOSAN
YANG MENGANDUNG AMOKSISILIN DAN
BOVINE SERUM ALBUMIN
SKRIPSI
OLEH:
LUSIANA JUWITA
NIM 111501093
PROGRAM STUDI SARJANA FARMASI
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
FORMULASI DAN EVALUASI SECARA IN VITRO
KOMPLEKS NANOPARTIKEL ALGINAT-KITOSAN
YANG MENGANDUNG AMOKSISILIN DAN
BOVINE SERUM ALBUMIN
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
Gelar Sarjana Farmasi pada Fakultas Farmasi
Universitas Sumatera Utara
OLEH:
LUSIANA JUWITA
NIM 111501093
PROGRAM STUDI SARJANA FARMASI
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah melimpahkan anugerah dan kemurahan-Nya sehingga penulis dapat meyelesaikan skripsi yang berjudul “Formulasi dan Evaluasi secara In Vitro Kompleks Nanopartikel Alginat- Kitosan yang Mengandung Amoksisilin dan Bovine Serum Albumin”. Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat guna memperoleh gelar Sarjana Farmasi dari Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara.
Pada kesempatan ini penulis hendak menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Drs. Agusmal Dalimunthe, M.S., Apt., dan Bapak Prof. Dr. Hakim Bangun, Apt., selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, dan bantuan selama masa penelitian dan penulisan skripsi ini berlangsung, kepada Bapak Prof. Dr. Sumadio Hadisahputra, Apt., selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan fasilitas dan masukan selama masa pendidikan dan penelitian.
Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada Bapak Dr. Kasmirul Ramlan Sinaga, M.S., Apt., Ibu Dra. Lely Sari Lubis, M.Si., Apt., dan Ibu Dra.
Azizah Nasution, M.Sc., Ph.D., Apt., selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan dalam penyusunan skripsi ini serta kepada Bapak Prof. Dr.
Karsono, Apt. selaku dosen pembimbing akademik yang selalu membimbing selama masa pendidikan. Bapak dan Ibu staf pengajar Fakultas Farmasi USU Medan yang telah mendidik selama perkuliahan. Bapak kepala Laboratorium Farmasi Fisik yang telah memberikan bantuan dan fasilitas selama penulis melakukan penelitian. tak terhingga kepada Ayahanda Kie Tjien Tono dan Ibunda Rasna Taslim yang tiada hentinya mendoakan, memberikan semangat, dukungan dan berkorban dengan tulus ikhlas bagi kesuksesan penulis, kepada Abangku Herman, teman- teman di Laboratorium Farmasi Fisik, dan sahabat-sahabatku yang selalu memberikan dorongan dan motivasi selama penulis melakukan penelitian.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih belum sempurna, sehingga penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk penyempurnaannya. Harapan penulis semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi ilmu pengetahuan khususnya dibidang farmasi dan berguna bagi alam semesta.
Medan, Mei 2015 Penulis, Lusiana Juwita
111501093
FORMULASI DAN EVALUASI SECARA IN VITRO KOMPLEKS NANOPARTIKEL ALGINAT-KITOSAN YANG MENGANDUNG AMOKSISILIN DAN
BOVINE SERUM ALBUMIN
Dipertahankan di Hadapan Panitia Penguji Skripsi Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara
Pada Tanggal: 22 Mei 2015 Disetujui Oleh: Pembimbing I, Panitia Penguji, Drs. Agusmal Dalimunthe, M.S., Apt . Dr. Kasmirul Ramlan Sinaga, M.S., Apt.
NIP 195406081983031005 NIP 195504241983031003 Pembimbing II, Drs. Agusmal Dalimunthe, M.S., Apt.
NIP 195406081983031005 Prof. Dr. Hakim Bangun, Apt. Dra. Lely Sari Lubis, M.Si., Apt.
NIP 195201171980031002 NIP 195404121987012001 Dra. Azizah Nasution, M.Sc., Ph.D., Apt.
NIP 195503121983032001 Medan, Juni 2015 Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara Wakil Dekan I, Prof. Dr. Julia Reveny, M.Si., Apt.
NANOPARTIKEL ALGINAT-KITOSAN YANG MENGANDUNG
AMOKSISILIN DAN BOVINE SERUM ALBUMIN
ABSTRAK
Latar Belakang: Pada masa sekarang, nanopartikel polimer diteliti untuk
penghantaran obat, karena dapat menghantarkan obat ke tempat aksi, memperpanjang pelepasan obat, dan melindungi obat dari kerusakan.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh konsentrasi Tween
80 dan pH terhadap diameter, persen penjeratan, dan pelepasan obat pada nanopartikel alginat-kitosan. Amoksisilin (berat molekul rendah) dan bovine
serum albumin (berat molekul tinggi) digunakan sebagai model obat.
Metode: Nanopartikel alginat-kitosan dibuat dengan metode gelasi ionik.
Nanopartikel yang mengandung amoksisilin dibuat pada pH 4,8 sedangkan nanopartikel yang mengandung bovine serum albumin dibuat pH 4,8 dan 6,2. Pengaruh konsentrasi Tween 80 (0%-0,01%) diamati untuk nanopartikel yang mengandung amoksisilin, sedangkan pengaruh pH diamati untuk nanopartikel yang mengandung bovine serum albumin. Ukuran partikel diamati dengan
Particle Size Analyzer . Pelepasan obat dari kompleks nanopartikel alginat-kitosan
diuji dengan metode dialisis dalam medium lambung buatan pH 1,2 untuk amoksisilin dan medium NaCl 0,9% untuk bovine serum albumin. Konsentrasi amoksisilin dan bovine serum albumin diukur secara spektofotometri masing- masing pada panjang gelombang 229 nm dan 278 nm. Morfologi nanopartikel diamati dengan Scanning Electron Microscope.
Hasil: Semakin besar konsentrasi Tween 80 hingga 0,003%, ukuran partikel
nanopartikel alginat-kitosan yang mengandung amoksisilin semakin kecil, tetapi setelah melebihi 0,003%, ukuran partikel semakin besar. Hal ini disebabkan adanya deaggregasi dan aggregasi partikel. Semakin tinggi konsentrasi Tween 80, jumlah amoksisilin yang terjerat semakin besar. Nanopartikel alginat-kitosan yang mengandung bovine serum albumin pada pH 6,2 memiliki ukuran partikel yang lebih kecil dibanding pH 4,8; tetapi jumlah bovine serum albumin yang terjerat pada pH 4,8 (91,71 %) lebih banyak dibanding pH 6,2 (58,12%). Pelepasan baik amoksisilin maupun bovine serum albumin dari nanopartikel alginat-kitosan mengikuti pelepasan orde nol.
Kesimpulan: Nanopartikel alginat-kitosan yang mengandung amoksisilin dan
bovine serum albumin dapat diformulasikan dan menghasilkan pelepasan
diperpanjang.Kata kunci: nanopartikel, alginat, kitosan, amoksisilin, bovine serum albumin
ALGINATE-CHITOSAN NANOPARTICLES COMPLEX
CONTAINING AMOXICILLIN AND BOVINE SERUM ALBUMIN
ABSTRACT
Background: In the present, polymer nanoparticles are researched for drugs
delivery, because they deliver drugs to specific site, sustain the drug release, and can protect drugs from degradation.
Purpose: the aim of this study was to evaluate the effect of Tween 80
concentration and pH against diameter, entrapment percentage, and drug release of alginate-chitosan nanoparticles. Amoxicillin (low molecular weight) and bovine serum albumin (high molecular weight) were used as drug model.
Methods: Alginate-chitosan nanoparticles were prepared by ionic-gelation
method. Nanoparticles containing amoxicillin were prepared at pH 4.8, whereas nanoparticles containing bovine serum albumin were prepared at pH 4.8 and 6.2. The effect of Tween 80 (0%-0.01%) concentration was observed to nanoparticles containing amoxicillin whereas the effect of pH was observed to nanoparticles containing bovine serum albumin. Particle size was observed by using particle size analyzer. Drug released from complex nanoparticles alginate-chitosan was tested by dialysis method in simulated gastric fluid medium pH 1.2 for amoxicillin and NaCl 0.9% medium for bovine serum albumin. Concentration of amoxicillin and bovine serum albumin were measured by spectrophotometry at wavelength 229 nm and 278 nm respectively. Morphology of nanoparticles was observed by Scanning Electron Microscope.
Results: As concentration of Tween 80 increased until 0.003%, the particle size
of alginate-chitosan nanoparticles complex containing amoxicillin decreased, but after more than 0.003%, the particle size increased. It was caused by deaggregation and aggregation of particles. Increasing of Tween 80 concentration increased the entrapment of amoxicillin. Nanoparticles alginate-chitosan containing bovine serum albumin at pH 6.2 had smaller particle size than at pH 4,8; but the entrapment of bovine serum albumin at pH 4.8 (91.71 %) was more than at pH 6.2 (58.12%). The release of both amoxicillin and bovine serum albumin from alginate-chitosan nanoparticles followed zero order release.
Conclusion: Alginate-chitosan nanoparticles containing amoxicillin and bovine
serum albumin can be formulated, and result a sustained release.Keywords: nanoparticles, alginate, chitosan, amoxicillin, bovine serum albumin
Halaman JUDUL ....................................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................... ii KATA PENGANTAR ............................................................................... iii ABSTRAK ................................................................................................. v ABSTRACT ............................................................................................... vi DAFTAR ISI .............................................................................................. vii DAFTAR TABEL ...................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xiii DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xv BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................
1 1.1 Latar Belakang ............................................................................
1 1.2 Kerangka Pikir Penelitian ...........................................................
5 1.3 Perumusan Masalah ....................................................................
6 1.4 Hipotesis Penelitian ....................................................................
6 1.5 Tujuan Penelitian ........................................................................
7 1.6 Manfaat Penelitian ......................................................................
8 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................
9 2.1 Nanopartikel ...............................................................................
9 2.1.1 Pengenalan umum nanopartikel ..........................................
9 2.1.2 Pembuatan nanopartikel ......................................................
10 2.1.2.1 Dispersi dari polimer ..............................................
12
2.1.3 Efek sifat nanopartikel terhadap penghantaran obat ...........
14 2.1.3.1 Ukuran partikel .......................................................
14 2.1.3.2 Sifat permukaan nanopartikel .................................
16 2.1.3.3 Drug loading ..........................................................
17 2.1.3.4 Pelepasan obat ........................................................
18 2.2 Teknik Dialisis ............................................................................
20 2.3 Nanopartikel Alginat ..................................................................
22 2.4 Nanopartikel Kitosan ..................................................................
23 2.5 Amoksisilin .................................................................................
24 2.5.1 Uraian bahan .......................................................................
24 2.5.2 Efek farmakologi amoksisilin .............................................
24 2.6 Bovine Serum Albumin ...............................................................
25 2.7 Tween 80 ....................................................................................
26 BAB III METODE PENELITIAN .............................................................
28 3.1 Alat .............................................................................................
28 3.2 Bahan ..........................................................................................
28 3.3 Prosedur Penelitian .....................................................................
29 3.3.1 Pembuatan pereaksi ............................................................
29 3.3.1.1 Pembuatan akuades bebas karbon dioksida ............
29 3.3.1.2 Pembuatan asam klorida 1 N ..................................
29 3.3.1.3 Pembuatan natrium hidroksida 1 N ......................
29 3.3.1.4 Pembuatan kalsium klorida 18mM ......................
29 3.3.1.5 Pembuatan asam asetat 1% v/v ............................
29
pH 4,9 ..................................................................
29
3.3.1.7 Pembuatan larutan natrium alginat 0,063% pH 6,2 ..................................................................
29 3.3.1.8 Pembuatan larutan kitosan 0,05% pH 4,6 ............
30 3.3.1.9 Pembuatan larutan kitosan 0,05% pH 6,2 ............
30 3.3.1.10 Pembuatan larutan Tween 80 0,1% ......................
30 3.3.1.11 Pembuatan medium lambung buatan pH 1,2 ........
30 3.3.1.12 Pembuatan natrium klorida 0,9% .........................
30
3.3.2 Pembuatan kurva serapan dan kurva kalibrasi amoksisilin
30 3.3.2.1 Pembuatan larutan induk baku amoksisilin ..........
30
3.3.2.2 Pembuatan kurva serapan larutan amoksisilin dalam medium cairan lambung buatan (medium pH 1,2) ..................................................................
30
3.3.2.3 Pembuatan kurva kalibrasi larutan amoksisilin dalam medium cairan lambung buatan (medium pH 1,2) ..................................................................
31
3.3.3 Pembuatan kurva serapan dan kurva kalibrasi bovine
serum albumin ....................................................................
31
3.3.3.1 Pembuatan larutan induk baku bovine serum albumin .................................................................
31
3.3.3.2 Pembuatan kurva serapan larutan bovine serum albumin dalam medium NaCl 0,9% .....................
31
3.3.3.3 Pembuatan kurva kalibrasi larutan bovine serum albumin dalam medium NaCl 0,9% .....................
31 3.3.4 Pembuatan Nanopartikel .....................................................
32
3.3.4.1 Pembuatan nanopartikel alginat-kitosan yang mengandung amoksisilin pH 4,8 ............................
32
3.3.4.2 Pembuatan nanopartikel alginat-kitosan yang mengandung bovine serum albumin pH 4,8 ...........
33
mengandung bovine serum albumin pH 6.2 ...........
33
3.3.5 Pengujian ukuran partikel pada nanopartikel alginat -kitosan ..........................................................................
34 3.3.6 Pengukuran pH ..............................................................
34
3.3.7 Pengujian efisiensi penjeratan obat dalam nanopartikel alginat-kitosan ................................................................
34 3.3.8 Pengujian pelepasan amoksisilin secara in vitro ............
34
3.3.9 Pengujian pelepasan bovine serum albumin secara in vitro ................................................................................
35
3.3.10 Pengujian morfologi permukaan nanopartikel alginat– kitosan ............................................................................
36 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................
37 4.1 Pembuatan Nanopartikel Alginat-kitosan ..................................
37
4.2 Pengaruh Konsentrasi Tween 80 Terhadap Ukuran Partikel Amoksisilin dalam Kompleks Nanopartikel Alginat-kitosan ....
38
4.3 Pengaruh pH Terhadap Ukuran Partikel Bovine Serum Albumin dalam Kompleks Nanopartikel Alginat-kitosan ........................
40
4.4 Pengaruh Konsentrasi Tween 80 Terhadap Persentase Amoksisilin yang Terjerat dalam Nanopartikel Alginat- kitosan ........................................................................................
41
4.5 Pengaruh pH Terhadap Persen Penjeratan Bovine Serum Albumin dalam Kompleks Nanopartikel Alginat-kitosan ..........
42 4.6 Uji Pelepasan Obat .....................................................................
43
4.6.1 Uji pelepasan amoksisilin dalam kompleks nanopartikel alginat-kitosan dalam medium lambung buatan pH 1,2 ...
43
4.6.2 Uji pelepasan bovine serum albumin dari kompleks nanopartikel alginat-kitosan dalam medium NaCl 0,9% .
44 \ 4.7 Kinetika Orde Pelepasan .............................................................
46 4.8 Pengamatan Morfologi Nanopartikel Alginat-kitosan ................
48
5.1 Kesimpulan .................................................................................
50 5.2 Saran ...........................................................................................
50 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
52 LAMPIRAN ...............................................................................................
63
Halaman
Tabel 3.1 Komposisi formula alginat-kitosan tanpa dan dengan berbagai konsentrasi Tween 80 dan variasi pH .......................33 Tabel 4.1 Tabel pengaruh konsentrasi Tween 80 terhadap ukuran partikel amoksisilin dalam kompleks nanopartikel alginat- kitosan .....................................................................................
39 Tabel 4.2 Tabel pengaruh pH terhadap ukuran partikel bovine serum albumin dalam kompleks nanopartikel alginat-kitosan ......
41 Tabel 4.3 Tabel pengaruh konsentrasi Tween 80 terhadap persentase amoksisilin yang terjerat dalam kompleks nanopartikel alginat-kitosan .........................................................................
41 Tabel 4.4 Tabel pengaruh pH terhadap persentase bovine serum
albumin yang terjerat dalam kompleks nanopartikel
alginat-kitosan .........................................................................42 Tabel 4.5 Kinetika orde pelepasan amoksisilin dari kompleks nanopartikel alginat- kitosan ...................................................
46 Tabel 4.6 Kinetika orde pelepasan bovine serum albumin dari kompleks nanopartikel alginat-kitosan pH 6,2 ........................................
47
Halaman Gambar 1.1 Kerangka pikir penelitian ...................................................
5 Gambar 2.1 Teknik dialisis biasa ............................................................
21 Gambar 2.2 Rumus bangun amoksisilin .................................................
24 Gambar 2.3 Rumus bangun Tween 80 ...................................................
26 Gambar 3.1 Skema uji pelepasan obat secara in vitro ............................
36 Gambar 4.1 Pengaruh konsentrasi Tween 80 terhadap ukuran partikel amoksisilin dalam kompleks nanopartikel alginat- kitosan .................................................................................
40 Gambar 4.2 Pengaruh konsentrasi Tween 80 terhadap persentase amoksisilin yang terjerat dalam kompleks nanopartikel alginat-kitosan ....................................................................
42 Gambar 4.3 Profil pelepasan amoksisilin dari kompleks nanopartikel alginat-kitosan dengan konsentrasi Tween 80 0,003% dalam medium lambung buatan pH 1,2 ..............................
43 Gambar 4.4 Profil pelepasan bovine serum albumin dari kompleks nanopartikel alginat-kitosan dengan konsentrasi Tween 80 0,003% pH 4,8 dalam medium NaCl 0,9% ........................
44 Gambar 4.5 Profil pelepasan bovine serum albumin dari kompleks nanopartikel alginat-kitosan dengan konsentrasi Tween 80 0,003% pH 6,2 dalam medium NaCl 0,9% ........................
45 Gambar 4.6 Grafik kinetika orde pelepasan amoksisilin dari kompleks nanopartikel alginat-kitosan dengan konsentrasi Tween 80 0,003% dalam medium lambung buatan pH 1,2 ................
47 Gambar 4.7 Kinetika orde pelepasan bovine serum albumin dari kompleks nanopartikel alginat-kitosan dengan konsentrasi Tween 80 0,003% pH 6,2 dalam medium NaCl 0,9% ......
48 Gambar 4.8 Gambar SEM amoksisilin dalam kompleks nanopartikel alginat-kitosan dengan konsentrasi Tween 80 0,003% dengan perbesaran 20000X ................................................
49
nanopartikel alginat-kitosan dengan konsentrasi Tween 80 0,003% pH 6.2 dengan perbesaran 30000X .......................
49
Halaman Lampiran 1. Data ukuran nanopartikel amoksisilin dalam kompleks alginat-kitosan tanpa menggunakan Tween 80 ..................
63 Lampiran 2. Data ukuran nanopartikel amoksisilin dalam kompleks alginat - kitosan dengan menggunakan Tween 80 0,0015% ..............................................................................
65 Lampiran 3. Data ukuran nanopartikel amoksisilin dalam kompleks alginat-kitosan dengan menggunakan Tween 80 0,003% ................................................................................
67 Lampiran 4. Data ukuran nanopartikel amoksisilin dalam kompleks alginat-kitosan dengan menggunakan Tween 80 0,006% ................................................................................
69 Lampiran 5. Data ukuran nanopartikel amoksisilin dalam kompleks alginat-kitosan dengan menggunakan Tween 80 0,008% ................................................................................
71 Lampiran 6. Data ukuran nanopartikel amoksisilin dalam kompleks alginat-kitosan dengan menggunakan Tween 80 0,01% ..................................................................................
73 Lampiran 7. Data ukuran nanopartikel bovine serum albumin dalam kompleks alginat-kitosan dengan menggunakan Tween 80 0,003% dengan pH 4.8 .......................................................
75 Lampiran 8. Data ukuran nanopartikel bovine serum albumin dalam kompleks alginat-kitosan dengan menggunakan Tween 80 0,003% dengan pH 6.2 ......................................................
77 Lampiran 9. Kurva serapan larutan amoksisilin dalam medium lambung buatan pH 1,2 .......................................................
79 Lampiran 10. Kurva kalibrasi larutan amoksisilin dalam medium lambung buatan pH 1.2 ......................................................
80 Lampiran 11. Kurva serapan larutan bovine serum albumin dalam medium NaCl 0,9% ............................................................
81 Lampiran 12. Kurva kalibrasi larutan bovine serum albumin dalam medium NaCl 0,9% ...........................................................
82
alginat- kitosan (blanko) .....................................................
83 Lampiran 14. Tabel persen penjeratan amoksisilin dalam kompleks alginat-kitosan tanpa menggunakan Tween 80 ..................
84 Lampiran 15. Tabel persen penjeratan amoksisilin dalam kompleks alginat-kitosan dengan menggunakan Tween 80 0.0015%
85 Lampiran 16. Tabel persen penjeratan amoksisilin dalam kompleks alginat-kitosan dengan menggunakan Tween 0.003% .......
86 Lampiran 17. Tabel persen penjeratan amoksisilin dalam kompleks alginat-kitosan dengan menggunakan Tween 0.006% .......
87 Lampiran 18. Tabel persen penjeratan amoksisilin dalam kompleks alginat-kitosan dengan menggunakan Tween 0.008% .......
88 Lampiran 19. Tabel persen penjeratan amoksisilin dalam kompleks alginat-kitosan dengan menggunakan Tween 0.01% .........
89 Lampiran 20. Data pelepasan amoksisilin dari kompleks nanopartikel alginat-kitosan pada formula 3 dalam medium lambung buatan pH 1,2 ......................................................................
90 Lampiran 21. Data rata-rata % kumulatif pelepasan amoksisilin dalam kompleks nanopartikel alginat-kitosan ...............................
96 Lampiran 22. Tabel konsentrasi bovine serum albumin tanpa jerapan kompleks alginat-kitosan (blanko) .....................................
97 Lampiran 23. Data pelepasan bovine serum albumin dari kompleks nanopartikel alginat-kitosan pada formula8 dalam medium NaCl 0,9% ..........................................................................
98 Lampiran 24. Data rata-rata % kumulatif pelepasan bovine serum
albumin dalam kompleks nanopartikel alginat-kitosan
(formula 8) .......................................................................... 104 Lampiran 25. Data pelepasan bovine serum albumin dari kompleks nanopartikel alginat - kitosan pada formula 9 dalam medium NaCl 0,9% ............................................................ 105
Lampiran 26. Data rata-rata % kumulatif pelepasan bovine serum
albumin dalam kompleks nanopartikel alginat-kitosan
(formula 9) .......................................................................... 111